“双碳”目标下绿色配电网建设路径与效益评估研究

0引言

“双碳”目标是指在2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。能源燃烧作为二氧化碳的主要来源,占二氧化碳排放的88%左右,而电力行业排放量约占能源行业排放的41%[1]。配电网作为连接产销、消纳分布式能源、支撑终端电气化的关键载体,其绿色升级是实现“双碳”目标的必由之路[2]。在此背景下,不少学者从运维模式、规划策略、环境友好等层面开展了绿色配电网建设探索。然而,现有研究往往集中在建设策略及可行性分析层面,基于实际工程案例的量化分析较为欠缺[3—5]。本研究以云浮市某石材产业园区配电网升级工程为研究对象,开展绿色配电网建设路径及效益评估研究,旨在通过升级建设,将配电网从“基础能源节点”转型为“生态友好型基础设施”,实现工业支持与宜居环境的共生平衡。

1项目概况及升级思路分析

本研究以云浮市某石材产业园区配电网升级工程为对象开展绿色配电网建设路径及效益评估研究,该项目所在地为典型的城郊融合区域,伴随乡村振兴与人口流入,用电负荷年均增速达19.3%,经前期多维度预测,新建配电网需系统性解决产业园区高负荷需求与周边居民区噪声矛盾的痛点,同时响应“碳达峰”政策要求。

如表1所示,该园区配电设施建设面临多重挑战,集中体现在土地资源紧张、视觉景观冲突、碳减排压力大及噪声污染四个方面。首先,山区可用地稀少导致新建配电设施选址异常困难;其次,工业园区常见的灰色传统配电房与云浮市“山水城市”的自然山水定位在视觉上极不协调;再次,作为支柱产业的高耗能石材产业面临巨大的碳减排压力,亟须减少配电环节的碳足迹;最后,石材加工区本身的生产噪声叠加传统配电房运行噪声,加剧了周边声环境污染,极易引发居民投诉。这些痛点相互交织,共同构成了工业园区配电设施规划、建设与运营中亟须解决的综合性难题。

本研究针对“土地制约、景观冲突、碳排压力、噪声扰民”的核心痛点,提出多站融合规划、生态友好外观方案、低碳设备与材料应用、超静音配电房技术等绿色配电网建设思路。通过空间折叠(多站融合)、在地美学(生态外观)、碳链切断(低碳材料及设备)、声学工程(超静音技术)四维升级,将配电网从“基础能源节点”转型为“生态友好型基础设施”,实现工业支持与宜居环境的共生平衡。

2配电网绿色建设实施路径及效益评估

2.1生态友好型多站融合设计

为优化山区空间利用,提升土地集约度,本项目秉承“多站融合”的创新设计理念,结合地理位置,将配电站、电动汽车充电站和5G基站集成建设,实现投资精准节约、土地资源高效利用的目标。

表2对比显示,融合设计显著减少了资源消耗:电缆耗材缩短1 500 m(减少39.5%),场区通道缩短620m(减少63.9%),投资金额降低140万元(减少31.1%),占地面积节省140 m2(减少43.8%)。表明融合设计通过优化整合,实现了更高的成本效益和空间效率。

同时,为化解配电设施与云浮“山水城市”景观的冲突,设计上从三个层次实现生态融合。整体线条摒弃工业刚直线条,创新采用岭南飞檐坡顶与山形起伏墙面,使建筑轮廓与远山天际线自然呼应;色彩重构选用地域大地色系,以青灰色仿石漆为主还原山岩肌理,搭配黛青檐口隐喻森林,辅以竹木格栅,通过低饱和度渐变实现设施如山脉延伸般的视觉消隐;布局活化则依据山地地形构建阶梯式退台体块,临街内退形成蕨类植物景观前庭,结合立体绿化界面将配电房转化为生态“绿丘”。三大设计策略系统消解工业感,使技术设施蜕变为彰显城市自然美学基因的有机载体。

2.2低碳设备及材料应用

为有效降低碳排放,本项目广泛应用低碳新材料及新设备,助力绿色配电网工程建设。其核心在于应用最新常压密封空气开关柜替代传统六氟化硫绝缘开关柜,彻底消除了SF6等温室气体排放,显著减少碳足迹。在此基础上,配电房外立面采用低碳环保的真石漆替代瓷砖,具有仿天然石材、使用寿命长、耐污性好、水性环保及适用面广等优点(图1);同时,地面铺装则使用透水混凝土取代传统混凝土,发挥其高透水性、易维护性、高承载力及改善热岛效应的优势。此外,项目应用了架空地线复合光缆(Optical PowerGrounDeDWaveGuiDe,OPGW),实现通信与防雷功能一体化,在有效减少雷害事故的同时,通过复合光纤传输信号组建宽带通信网,避免了重复建设线路的费用。该光缆具备高可靠性(优秀的抗雷击放电性能和短路电流过载能力确保极端情况下通信稳定)以及强机械性能(可承受较大拉力,适应不同环境),从而实现了节材增效。

2.3配电房超静音技术

前期调研发现,配电房运行期间的噪声主要有两个来源:变压器本体运行产生的电磁振动噪声以及排风散热系统风机运转产生的空气动力噪声。

针对变压器噪声问题,实施综合治理方案。一方面,进行声学阻隔与吸收,设置变压器隔音罩,并在变压器壳体外部紧密敷设高效吸声隔音棉层,有效吸收并阻隔其运行时产生的中高频噪声向外传播。另一方面,在变压器设备基座下方安装低频阻尼弹簧复合减振器进行振动隔离与控制(图2)。该装置针对变压器铁芯磁致伸缩及线圈振动产生的顽固性低频结构噪声,通过卓越的隔振与阻尼耗散性能,显著削弱其经由设备基础的固体传声路径。上述两项措施分别针对空气传播噪声和固体结构传声,协同作用抑制噪声传播并降低噪声强度,为实现“超静音”配电房目标提供关键技术支撑。

对于排风散热系统风机运转产生的空气动力噪声问题,则采取源头降噪联合传播抑制方式处理(图3)。摒弃传统扇叶设计,创新采用仿生海棠叶型扇叶。该设计通过精密模拟海棠叶片的空气动力学特性,优化了叶片形状、角度及曲面轮廓。其核心优势在于显著改善了气流流场,大幅降低了气流剥离、湍流以及涡旋脱落等引发空气动力噪声的关键因素,从而在声源处有效削弱了风机运行产生的中高频气动噪声强度,实现“源头静音”。在风机气流进出口路径上,集成应用静音蜂巢结构消声器。该消声器核心为精密设计的蜂窝状多孔矩阵通道,其独特结构利用了声波的干涉、反射和摩擦耗散原理,当噪声气流通过时,声波在无数细小蜂窝孔道内发生多次折射、反射和摩擦,声能得以高效转化为热能并被吸收消耗。上述设计特别擅长针对排风机产生的宽频噪声(尤其是中高频段)提供卓越的宽频消声性能,显著阻隔噪声沿气流通道向外传播。通过“海棠扇叶”从源头降低噪声产生,结合“蜂巢消声”在传播路径上高效吸收与阻隔噪声,双效协同,共同确保排风机系统运行噪声得到显著控制,有力支撑“超静音”配电房目标的实现。

项目建成后,经现场实测验证,应用本方案建造的超静音配电房,日常运行噪声仅为38.6 dB,较普通配电房降低43.2%。该数值满足GB3096—2008《声环境质量标准》规定的1类声环境功能区限值要求(昼间≤55 dB),标志着技术措施成功实现预期降噪目标[6]。

3结束语

本文以云浮市某石材产业园区配电网升级工程为研究对象,开展绿色配电网建设路径及效益评估研究,系统分析了该项目存在的“土地制约、景观冲突、碳排压力、噪声扰民”等核心痛点,并提出通过空间折叠(多站融合)、在地美学(生态外观)、碳链切断(低碳材料及设备)、声学工程(超静音技术)四维升级,将配电网从“基础能源节点”转型为“生态友好型基础设施”,实现工业支持与宜居环境的共生平衡。结果表明,生态友好型多站融合设计在有效化解配电设施与云浮“山水城市”景观冲突的同时,显著减少了资源消耗,低碳新材料及新设备的应用实现了节材增效,对变压器及排风散热系统的改造则将配电房运行噪声降低至38.6 dB。基于“四维升级”路径,该园区配电网成功转型为生态友好型基础设施,通过空间集约、美学融合、低碳革新与静音改造,实现了工业能源支撑与城市宜居环境的协同发展,为同类园区配电网建设提供了绿色升级范本。

[参考文献]

[1]杜洋,杨心刚,郭灵瑜,等.双碳背景下配电网绿色发展与安全高效耦合评价[J].科学技术与工程,2021,21(30):12973-12981.

[2]侯凯,汤雨,过亮,等.现代智慧配电网柔性互联技术研究综述[J].电力自动化设备,2025,45(10):186-200.

[3]汤琳,陈吉洋,杜杰.绿色配电网优化集成可再生能源的运维模式与技术革新[J].城市建筑空间,2024,31(增刊2):398-400.

[4]李超胜,徐世晟,曹静.新型配电网绿色低碳协同规划策略与实践[J].价值工程,2023,42(16):58-60.

[5]廖威,曾伟东,阳浩,等.基于区域模型的环境友好型高效配电网建设策略研究[J].电气时代,2019(2):72-74.

[6] 声环境质量标准:GB 3096—2008[S].

《机电信息》2025年第22期第20篇